Envie de pêcher sur glace sur la lune Europe de Jupiter ? Il n'y a aucune promesse que vous attraperez quoi que ce soit, mais un nouvel ensemble de prototypes robotiques pourrait aider.

Depuis 2015, Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, a développé de nouvelles technologies à utiliser lors de futures missions dans les mondes océaniques. Cela comprend une sonde souterraine qui pourrait creuser des kilomètres de glace, prélever des échantillons en cours de route; des bras robotiques qui se déplient pour atteindre des objets lointains; et un lanceur de projectiles pour des échantillons encore plus éloignés.

Toutes ces technologies ont été développées dans le cadre de l'étude Ocean Worlds Mobility and Sensing, un projet de recherche financé par la Direction des missions de technologie spatiale de la NASA à Washington. Chaque prototype se concentre sur l'obtention d'échantillons à la surface ou sous la surface d'une lune glacée.

"À l'avenir, nous voulons répondre à la question de savoir s'il y a de la vie sur les lunes des planètes extérieures - sur Europe, Encelade et Titan, " dit Tom Cwik, qui dirige le programme de technologie spatiale du JPL. "Nous travaillons avec le siège de la NASA pour identifier les systèmes spécifiques que nous devons construire maintenant, de sorte que dans 10 ou 15 ans, ils pourraient être prêts pour un vaisseau spatial."

Ces systèmes seraient confrontés à une variété d'environnements difficiles. Les températures peuvent atteindre des centaines de degrés en dessous de zéro. Les roues du Rover pourraient traverser de la glace qui se comporte comme du sable. Sur Europe, les surfaces sont baignées de rayonnement.

"Les systèmes robotiques seraient confrontés à des températures cryogéniques et à un terrain accidenté et devraient répondre à des exigences strictes de protection planétaire, " dit Hari Nayar, qui dirige le groupe de robotique qui a supervisé la recherche. "L'un des endroits les plus excitants où nous pouvons aller est profondément dans les océans souterrains, mais cela nécessite de nouvelles technologies qui n'existent pas encore."

Brian Wilcox, un ingénieur boursier au JPL, conçu un prototype inspiré des "sondes de fusion" utilisées ici sur Terre. Depuis la fin des années 1960, ces sondes ont été utilisées pour faire fondre la neige et la glace afin d'explorer des régions souterraines.

Le problème est qu'ils utilisent la chaleur de manière inefficace. La croûte d'Europe pourrait avoir une profondeur de 6,2 miles ou une profondeur de 12,4 miles (10 à 20 kilomètres); une sonde qui ne gère pas son énergie se refroidirait jusqu'à ce qu'elle s'arrête figée dans la glace.

Wilcox a innové une idée différente :une capsule isolée par un vide, de la même manière qu'une bouteille thermos est isolée. Au lieu de rayonner la chaleur vers l'extérieur, il retiendrait l'énergie d'un morceau de plutonium source de chaleur pendant que la sonde s'enfonce dans la glace.

Une lame de scie rotative au bas de la sonde tournerait lentement et couperait la glace. Comme il le fait, cela renverrait des éclats de glace dans le corps de la sonde, où ils seraient fondus par le plutonium et pompés derrière lui.

Le retrait des éclats de glace garantirait que la sonde perce régulièrement la glace sans blocage. L'eau glacée pourrait également être échantillonnée et envoyée à travers une bobine de tube en aluminium vers un atterrisseur à la surface. Une fois là, les échantillons d'eau pourraient être vérifiés pour les biosignatures.

"Nous pensons qu'il y a des coulées de glace semblables à des glaciers au plus profond de la croûte gelée d'Europe, " a déclaré Wilcox. " Ces flux produisent des matériaux de l'océan en dessous. Alors que cette sonde creuse un tunnel dans la croûte, il peut s'agir d'échantillons d'eaux pouvant contenir des biosignatures, s'il en existe."

Pour s'assurer qu'aucun microbe terrestre n'a fait du stop, la sonde se chaufferait à plus de 900 degrés Fahrenheit (482 degrés Celsius) lors de sa croisière sur un vaisseau spatial. Cela tuerait tous les organismes résiduels et décomposerait les molécules organiques complexes qui pourraient affecter les résultats scientifiques.

Une portée plus longue

Les chercheurs ont également examiné l'utilisation de bras robotiques, qui sont essentiels pour atteindre des échantillons provenant d'atterrisseurs ou de rovers. Sur Mars, Les atterrisseurs de la NASA ne se sont jamais étendus au-delà de 6,5 à 8 pieds (2 à 2,5 mètres) de leur base. Pour une portée plus longue, vous devez construire un bras plus long.

Un bras de flèche repliable était une idée qui a jailli au JPL. Déplié, le bras peut s'étendre sur près de 33 pieds (10 mètres). Les scientifiques ne savent pas quels échantillons seront attrayants une fois qu'un atterrisseur atterrira, donc une portée plus longue pourrait leur donner plus d'options.

Pour les cibles encore plus éloignées, un lanceur de projectiles a été développé qui peut tirer un mécanisme d'échantillonnage jusqu'à 164 pieds (50 mètres).

Le bras et le lanceur pouvaient être utilisés conjointement avec une griffe agrippante. Cette griffe pourrait un jour être munie d'un foret de carottage; si les scientifiques veulent des échantillons vierges, ils devront percer jusqu'à huit pouces (environ 20 centimètres) de la glace de surface d'Europe, qui est censé protéger les molécules complexes du rayonnement de Jupiter.

Après déploiement à partir d'une perche ou d'un lance-projectiles, la griffe pouvait s'ancrer à l'aide de griffes chauffées qui fondaient dans la glace et sécurisaient sa prise. Cela garantit que le foret est capable de pénétrer et de collecter un échantillon.

Roues pour un cryo-rover

En juillet, La NASA marquera un héritage de 20 ans de rovers traversant le désert martien, en revenant au 4 juillet, 1997 atterrissage de Mars Pathfinder, avec son rover Sojourner.

Mais construire un rover pour une lune glacée nécessiterait une refonte.

Des endroits comme la lune de Saturne Encelade ont des fissures qui soufflent des jets de gaz et de matière glacée sous la surface. Ils seraient des cibles scientifiques de choix, mais le matériau qui les entoure est susceptible d'être différent de la glace sur Terre.

Au lieu, des tests ont montré que la glace granulaire dans des conditions cryogéniques et sous vide se comporte davantage comme des dunes de sable, avec des grains en vrac dans lesquels les roues peuvent s'enfoncer. Les chercheurs du JPL se sont tournés vers des conceptions initialement proposées pour ramper sur la surface de la lune. Ils ont testé des roues commerciales légères fixées à un système de suspension à bascule qui a été utilisé dans un certain nombre de missions dirigées par le JPL.

Les prochaines étapes

Chacun de ces prototypes et les expériences menées avec eux n'étaient que des points de départ. Une fois l'étude des mondes océaniques terminée, les chercheurs vont maintenant examiner si ces inventions peuvent être affinées davantage. Une deuxième phase de développement est envisagée par la NASA. Ces efforts pourraient éventuellement produire les technologies qui pourraient voler lors de futures missions vers le système solaire externe.